【摘 要】
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随着高铁速度不断地提高,有效制动需要较高的制动能量,因此需要刹车片具有优异的高温稳定性和良好的自润滑性能。铜基摩擦材料中使用的传统的润滑组元如石墨、MoS2等在高速紧急制动时会出现摩擦系数的严重衰退以及稳定性的下降。此外,Al2O3、SiO2和SiC等传统摩擦组元与铜基体的润湿性差,磨损量较高且摩擦系数不稳定,导致列车运行时的安全无法保障。本文采用不同烧结方式制备铜基摩擦材料,设计并添加不同含量和
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随着高铁速度不断地提高,有效制动需要较高的制动能量,因此需要刹车片具有优异的高温稳定性和良好的自润滑性能。铜基摩擦材料中使用的传统的润滑组元如石墨、MoS2等在高速紧急制动时会出现摩擦系数的严重衰退以及稳定性的下降。此外,Al2O3、SiO2和SiC等传统摩擦组元与铜基体的润湿性差,磨损量较高且摩擦系数不稳定,导致列车运行时的安全无法保障。本文采用不同烧结方式制备铜基摩擦材料,设计并添加不同含量和粒度的Ti3AlC2和WS2粉作为新型润滑组元,研究在不同制动条件下各组元的作用机理,摩擦表面的组织成分和演变方式、摩擦膜的形成以及破坏机制和摩擦磨损的变化规律,以期提高铜基摩擦材料的摩擦系数和摩擦稳定性。首先,采用快速热压烧结与氢气气氛下的钟罩炉烧结两种方法制备了铜基摩擦材料,比较了样品的微观组织、基体中合金元素的均匀性、物理-力学性能以及摩擦摩损性能的差异。结果表明,钟罩炉烧结的样品制动最高温度较低,摩擦系数与快速热压烧结相比提高了15.2%,磨损量降低了24%,基体中各种元素的均匀性要优于快速热压烧结后的样品。其次,研究含量0-6 wt.%和粒度100-250μm的Ti3AlC2对铜基摩擦材料性能的影响,研究表明含2 wt.%Ti3AlC2的样品磨损率较低,摩擦系数较高,磨损量相比不含Ti3AlC2的样品降低27.6%。粒度为100-150μm的Ti3AlC2制备的样品在连续紧急制动时表现出较稳定的摩擦系数以及较低的磨损量,综合性能较好。最后,研究含量0-7 wt.%和粒度10-40μm的WS2对铜基摩擦材料性能的影响。含5 wt.%WS2的样品显示出最低的磨损量和高的摩擦系数。WS2含量超过5 wt.%时,摩擦系数总体降低,磨损量异常增加。WS2粒度为25μm时样品的摩擦系数最稳定且体积磨损率最低(0.318 cm~3·MJ-1),表现出较好的综合性能。
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